轉(zhuǎn)速測量的方法
SZG-441C轉(zhuǎn)速測量儀表,由轉(zhuǎn)速傳感器和表頭(顯示器)組成。目前常用的轉(zhuǎn)速傳感器,大多輸出脈沖信號(hào),只要通過頻率電流轉(zhuǎn)換就能與電壓電流輸入型的指針表和數(shù)字表匹配,或直接送PLC;頻率電流轉(zhuǎn)換的方法有阻容積分法、電荷泵法和集成電路法,前兩種方法在磁電轉(zhuǎn)速表中也有運(yùn)用。集成電路大都數(shù)是阻容積分法、電荷泵法的綜合。
目前常用的集成電路,有LM331、AD654和VF32等轉(zhuǎn)換精度在0.1%以上;但在低頻時(shí),這種轉(zhuǎn)換就無能為力。采用單片機(jī) 或FPGA,做F/D和D/A轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換精度在0.5~0.05%之間, 量程從0~2Hz到0~20KHz,頻率低于10Hz時(shí)反映時(shí)間也變長。關(guān)于F/V轉(zhuǎn)換,請(qǐng)參考相應(yīng)芯片介紹和應(yīng)用資料,本文不做贅述。
頻率運(yùn)算在顯示精度、可靠性、成本和使用靈活性上有一定要求時(shí),就可直接采用脈沖頻率運(yùn)算型轉(zhuǎn)速表。
頻率運(yùn)算方法,有定時(shí)計(jì)數(shù)法(測頻法)、定數(shù)計(jì)時(shí)法(測周法)和同步計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)法。定時(shí)計(jì)數(shù)法(測頻法)在測量上有±1的誤差,低速時(shí)誤差較大;定數(shù)計(jì)時(shí)法(測周法)也有±1個(gè)時(shí)間單位的誤差,在高速時(shí),誤差也很大。同步計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)法綜合了上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn),在整個(gè)測量范圍都達(dá)到了很高的精度,萬分之五以上的測量轉(zhuǎn)速儀表基本都是這種方法。下面以XJP-10B為例,介紹定時(shí)計(jì)數(shù)法(測頻法)、定數(shù)計(jì)時(shí)法(測周法)和同步計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)法。
轉(zhuǎn)速儀表分類
電子式轉(zhuǎn)速表電子式轉(zhuǎn)速表是一個(gè)比較籠統(tǒng)的概念:以現(xiàn)代電子技術(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)制造的轉(zhuǎn)速測量工具。
它一般有傳感器和顯示器,有的還有信號(hào)輸出和控制。因?yàn)閭鞲衅骱惋@示器件方面的多種多樣,還有測量方法的多樣性。以上海自動(dòng)化儀表有限公司將電子類轉(zhuǎn)速表,從傳感器和二次儀表分開來分類。
轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器從原理(或器件)上來分,有磁電感應(yīng)式、光電效應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式、磁阻效應(yīng)式、介質(zhì)電磁感應(yīng)式等。
另外還有間接測量轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器:如加速度傳感器(通過積分運(yùn)算,間接導(dǎo)出轉(zhuǎn)速),位移傳感器通過微分運(yùn)算,間接導(dǎo)出轉(zhuǎn)速),等等。
測速發(fā)電機(jī)和上海轉(zhuǎn)速表廠的磁電傳感器在線性區(qū)域,可以直接通過交流有效值轉(zhuǎn)換,來測量轉(zhuǎn)速 ;大多數(shù)都輸出脈沖信號(hào)(近似正弦波或矩形波)。
針對(duì)脈沖信號(hào)測轉(zhuǎn)速的方法有:頻率積分法(也就是F/V轉(zhuǎn)換法,其直接結(jié)果是電壓或電流),和頻率運(yùn)算法(其直接結(jié)果是數(shù)字)。
轉(zhuǎn)速顯示儀顯示儀從指示形式來分有指針式、數(shù)字式、圖形及其混合式和虛擬儀表等;
1.指針式:
動(dòng)圈式:線圈、游絲指針聯(lián)于一旋轉(zhuǎn)軸上,給線圈輸入電流,線圈感應(yīng)出磁力,且互成正比;磁力與游絲的扭力平衡,扭力與指針轉(zhuǎn)角成正比,指針的角度也就反映出輸入電流的大??; 動(dòng)磁式:正交線圈中電流的變化,導(dǎo)致合成磁場方向的變化,而指針附著在單對(duì)極的永磁體上,指針反映電流的變化。 電動(dòng)式:雙向旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)帶動(dòng)電位器的旋轉(zhuǎn),電位器的取樣值與輸入信號(hào)電壓比較,決定雙向旋轉(zhuǎn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止,與電位器聯(lián)動(dòng)的指針正確反映輸入信號(hào)的大小。上述三式指針類表頭中,電動(dòng)式表頭屬于電子類,動(dòng)磁式表頭和動(dòng)圈式表頭本身不屬于電子類,當(dāng)與表頭配套的傳感器或表頭驅(qū)動(dòng)需要供電電源時(shí),且依賴現(xiàn)代電子技術(shù)時(shí),這里就把它歸為電子類 。
2.數(shù)字式、圖形及其混合式:
主要是從器件來區(qū)分,有數(shù)碼管、字段式液晶、液晶屏、熒光管、熒光屏、等離子屏和EL屏等。顯示技術(shù)是一門專門的技術(shù),本文會(huì)涉及一些顯示技術(shù),但不做展開闡述。
3.虛擬轉(zhuǎn)速表:
隨著計(jì)算機(jī)的普及,利用計(jì)算機(jī)做顯示和操作平臺(tái)的虛擬儀表,也越來越被廣泛運(yùn)用,目前主流的開發(fā)平臺(tái)是NI公司的LabVIEW。有關(guān)開發(fā)運(yùn)用技術(shù),可以瀏覽NI公司的網(wǎng)站。
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